Skenaariot ja reaalimaailma eivät kohtaa – Energiauutiset 5/2017

Oheinen artikkelini julkaistiin Energiauutiset 5/2017 paperilehdessä. Tässä se myös internetin ihmeteltäväksi.

****

VTT:n ja Lappeenrannan teknillisen yliopiston siipien suojissa toimivan NeoCarbon-hankkeen tekemiä tutkimuksia ja skenaarioita lainataan ahkerasti. Niiden avulla on jopa todisteltu, että kokonaan uusiutuviin perustuva energiajärjestelmä olisi kustannustehokkain vaihtoehto.

NeoCarbon-hankkeen tutkimuksissa (2016, [i]) on osoitettu, että pelkästään uusiutuviin energialähteisiin perustuva energiajärjestelmä on Suomessa mahdollinen – se voisi olla jopa kustannustehokkain tapa rakentaa suomalainen energiajärjestelmä. Päätelmä on sen verran radikaali, että sen taustoja on syytä tutkia.

Tutkimus ja sen tulokset eivät vielä todista sitä, onko sataprosenttisesti uusiutuviin preustuva energiajärjestelmä hyvä tai huono tai onko se kustannustehokas. Tutkimus ainoastaan osoittaa sen olevan mahdollista tietyin perusolettamuksin. Siksi tutkimuksen lopputuloksia mielenkiintoisempia ovat taustalla vaikuttavat olettamukset ja niiden perustelut.

Valitettavasti NeoCarbonin-tutkimuksen tulokset ovat julkisuudessa kääntyneet muotoon ”VTT:n tutkimus osoittaa, että sataprosenttisesti uusiutuviin perustuva energiajärjestelmä on edullisin.” Yleisön silmissä VTT:n tekemä tutkimus kuulostaa tietenkin luotettavalta, mutta onko se sitä.

Oletetun kapasiteetin tolkuttomuus

NeoCarbon-tutkimuksen taustalle laadittu skenaario olettaa, että Suomeen raknnetaan noin 13-30 gigawatia tuulivoimatehoa. Lisäksi rakennettaisiin 30-35 gigawattia aurinkosähkötehoa. Lukuina nämä eivät kerro maallikolle kovinkaan paljon. Siksi luvut on syytä avata.

Tällä hetkellä Suomen käyttämä sähköteho kesäaikaan on noin 8 gigawattia ja talvella noin 13 gigawattia. Tämä kattaa kaikenlaisen sähkön käytön. NeoCarbon-tutkimus siis olettaa kapasiteetin moninkertaistuvan. Jotta seuraavan 30 vuoden aikana saataisiin Suomeen rakennettua 30 gigawattia uutta aurinkosähkökapasiteettia, pitäisi Suomeen valmistua Suvilahden aurinkovoimalaitoksen kokoinen laitos kolmen tunnin välein.

Tuulivoimaa taas pitäisi rakentaa karkeasti kymmenkertainen määrä nykyiseen verrattuna, jotta NeoCarbon-tutkimuksen piirtämä visio toteutuisi.

Reilu 30 gigawattia aurinkosähkötehoa tuottaisi Suomessa noin 30 terawattituntia sähköä vuodessa. Tästä reilu puolet – noin 16 TWh – tuotettaisiin touko-heinäkuun aikana, jolloin Suomen kokonaissähkönkulutus on tyypillisesti noin 19 TWh. Viiden kylmimmän kuukauden aikana – marraskuusta maaliskuuhun – aurinkopaneelit tuottaisivat laskennallisesti sähköä noin 3 TWh, kun yleensä sähköä kylmimpien kuukausien aikana kuluu reilut 43 terawattituntia.

NeoCarbon-hankkeen kapasiteettioletuksilla aurinkoisina päivinä sähköä tuotettaisiin moninkertainen määrä sähkön käyttöön verrattuna – aurinkoisten päivien ylituotanto varastoitaisiin pilvisten päivien ja yöajan käyttöä varten. Jos kesäpäivä on sekä aurinkoinen ettö tuulinen, tuottaisi NeoCarbon tutkimuksen visioima tuotantokapasiteetti pahimmillaan tai parhaimmillaan 5-8 kertaa enemmän sähköä kuin mitä sitä tarvitaan.

Näin suuri aurinkosähkön ja tuulisähkön ylitarjonta muuttuu sähkömarkkinoilla jätteeksi, eli sillä ei ole enää markkina-arvoa. Samalla muuttuu jätteeksi myös muilla tavoilla verkkoon syötetty sähkö, jotka kaikki menettävät markkina-arvonsa. Tämä tapahtuu jo kauan ennen kuin 30 gigawattia aurinkosähkötehoa on saatu asennettua. Millä ihmeellä investoijat tällaisessa tilanteessa perustelevat rahoittajille tai itselleen, että juuri nyt kannattaa sijoittaa rahaa aurinkopaneeleihin?

Koska aurinkosähkön ja tuulisähkön ylitarjonta syövät sekä omaa arvoaan että muun sähköntuotannon arvoa markkinoilla, on vaikea kuvitella tilannetta. jossa energiayhtiön tai yhteiskunnan kannattaisi sijoittaa rahojaan johonkin sellaiseen, jolla ei ole juurikaan positiivista arvoa, mutta joka myös vähentää muiden pääomakantojen tuottoja.

Mitä ylituotannolle tehdään?

NeoCarbon-tutkimuksen olettamus rakentaa yli 50 gigawattia vaihtelevaa sähköntuotantoa 8-14 gigawatin kulutusolosuhteisiin on kieltämättä ”ennakkoluulotonta”. Sitä on myös mallissa käytetty tapa ratkaista ajoittainen ylituotanto-ongelma. Tutkimus olettaa, että Suomeen rakennettaisiin 17-25 gigawattia power-to-gas-laitteita. Niiden avulla ylijäämäsähkö muutettaisiin synteettisiksi polttoaineiksi, joita voidaan varastoida. Synteesimerkiksi liikennepolttoaineiks ja kaasumuodossa voimalaitoksissa poltettaviksi.

Suomen liikennejärjestelmän vuotuinen polttoaineiden kulutus on tällä hetkellä noin 6 gigawattia – energiaksi muutettuna noin 50 terawattituntia. NeoCarbon-hankkeen raportti olettaa myös sähköautojen yleistyvän vauhdilla – niiden akkuja olisi tarkoitus käyttää sähkön ylituotannon ja vajaatuotannon tasoittamiseen.

NeoCarbon-raportin olettamuksen mukaan power-to-gas-kapasiteettia käytetään keskimäärin kolmannes ajasta. Mittavan kapasiteettioletuksen ansiosta tämä riittää koko vuoden tarpeisiin, mutta tällä oletuksella power-to-gas-kapasiteetti on pahasti vajaakäyttöistä. Tämä herättää investoijissa varmasti epäilyksiä. Kuka haluaa investoida näillä oletuksilla power-to-gas-laitoksiin? Lisäksi jokainen uusi rakennettava laitos heikentää kaikkien jo olemassa olevien laitosten käyttöastetta.

Hintaoletukset hatusta?

NeoCarbon-raportti toteaa, että vain uusiutuviin perustuva energiajärjestelmä olisi kustannustehokkain. Johtopäätökseen vaikuttavat kuitenkin vahvasti tutkimuksessa käytetyt hintaoletukset.

Raportti olettaa, että vuonna 2050 katolle asennettavan aurinkopaneelin kustannus olisi 400 euroa kilowatilta, ja kaupallisen mittakaavan maa-asennukset maksaisivat 300 euroa kilowatilta. Hinta-arvio on posketon. Se on monta kertaa pienempi kuin mitä muut valtavirran arviot ovat – ja alle puolet pienempi kuin aurinkopaneeliteollisuuden Greenpeacen Energy (R)evolution -raportin antama arvio. Mikäli tarkoitus on tehdä todennäköisesti oikeansuuntaisia tuloksia antavaa tutkimusta, on hyvä käyttää valtavirran ja isojen tutkimusinstituutioiden laskemia hinta-arvioita – tai ainakin tehdä tutkimuksess aherkkyystarkastelu myös hinnoille.

IPCC:n käyttämien mallien mukaan aurinkopaneelien kustannukset vuonna 2050 olisivat noin 1000 – 2500 euroa kilowatilta. Paneelien hinta ei painu missään mallissa tai ennusteessa merkittävästi alle tuhannen euron edes vuoteen 2100 mennessä. Tästä huolimatta NeoCarbon-tutkimuksessa on käyettty valtavirrasta poikkeavia hintaennusteita, mutta valintaa ei selitetä uskottavasti.

Raportissa esitetyt ydinvoiman hintaolettamukset ovat myös epäilyttäviä. Ydinvoiman hinnoittelun lähtökohtana on 5000 euroa kilowatilta, joka on ollut viime vuosina toteutettujen projektien kustannus. Siihen lisätään 10 prosenttia jätteiden hoitamisesta ja laitosten purkamisesta aiheutuvia kulja. Aurinkovoiman ja tuulivoiman kuluihin ei kuitenkaan ole laskettu laitosten purkamisesta tai jätehuollosta aiheutuvia kuluja.

Lisäksi tutkimusryhmä päätti lisätä ydinvoiman rakentamiskustannukseen mielivaltaisen kuusi prosenttia vuosikymmentä kohti ”negatiivista oppimisen kustannuksia”. näiden kustannuslisäysten jälkeen ydinvoiman kustannuksiksi saadaan vertailussa 6500 euroa kilowatilta. ”Negatiivisen oppimisen” aiheuttamaa kustannuslisäystä tutkijat eivät perustele mitenkään. Termille eimyöskään löydy tosielämästä tai alan kirjallisuudesta perusteluita. Päinvastoin[ii].

Eliniän oudot oletukset

Tuotantolaitosten oletetun eliniän valinnassa NeoCarbon sortuu kummallisiin oletuksiin. Tuotantolaitoksen laskennallinen elinikähän vaikuttaa laitoksella tuotetun energian hintaan.

Normaalisti tuuliturbiinin  oletetaan kestävän 20-25 vuotta – NeoCarbonin olettamus on kuitenkin 30 vuotta. Aurinkopaneeleille NeoCarbon puolestaan olettaa 40 vuotta pitoaikaa, vaikka yleisemmin käytetään 25-30 vuotta. Voi tietysti olla, että materiaalien kehittyessä opimme valmistamaan kestävämpiä torneja, turbiineita ja paneeleita.

NeoCarbon-tutkimuksessa materiaalien kehitys ei kuitenkaan yllä ydinvoimaloihin. Sen mukaan ydinvoimalaitokset rakennetaan huonommin kuin 1970-luvulla. NeoCarbon olettaa uusien ydinvoimaloiden käyttöiäksi 40 vuotta. Kuitenkin Loviisan ja Olkiluodon pian 40 vuotta täyttävien reaktoreiden todellinen käyttöikä näyttää olevan vähintään 50 vuotta. Kolmannen sukupolven laitosten – kuten Olkiluoto 3:n – käyttöiäksi on laskettu vähintää 60 vuotta, todennäköisesti jopa 80 vuotta.

NeoCarbon myös olettaa, että tulevaisuuden energiajärjestelmissä ydinvoiman kaltaiselle perusvoimalle ei ole juuri käyttöä. Tät ei kuitenkaan perustella mitenkään.

Herkkyystarkastelu

Kaikissa skenaarioissa joudutaan tekemään valtavasti oletuksia, jotka kaikki vaikuttavat tutkimuksen lopputulokseen. Siksi lopputulosta kiinnostavampia ovat monesti taustalla tehdyt oletukset ja niiden perustelut. Jos tavoite on – kuten NeoCarbonin paperissa tuntuu olevan – mallintaa lopputulos, jossa uusiutuviin perustuva energiajärjestelmä näkyy mahdollisimman hyvässä valossa ja ennen kaikkea muita parempana vaihtoehtona, saatetaan mallien lähtöarvoja ja oletuksia viilata haluttuun suuntaan.

Koska tutkijat usein tiedostavat, että heillä on omia mieltymyksiä, jotka voivat vaikuttaa valintoihin, he tekevät skenaarioille herkkyystarkasteluita. NeoCarbonin tapauksessa herkkyystarkastelua tehtiin ainoastaan sen osalta, poltetaanko bioenergiaa paljon vai vielä enemmän, ja tuleeko uutta ydinvoimaa vähän vai hieman enemmän. Ehkä olisi ollut aiheellista tarkastella lopputuloksia myös vaikkapa aurinkopaneelien erilaisia hinta-arvioita käyttämällä – tai pohtia investoijan näkökulmaa, jossa investoijan oletetaan investoivan pääosin arvotonta sähköä tuottavaan tuotantolaitteistoon yhä uudestaan, vuosi toisensa jälkeen.

Neo-Carbon-skenaarion lopputuloksen voi kyseenalaistaa vilkaisemalla myös muuta aiheesta julkaistua valtavirran kirjallisuutta. Missään ei ole saatu vastaavanlaisia tuloksia. Valitettavasti skenaariotutkimuksessa ”ennen näkemättömän” tai valtavirrasta täysin poikkeavan tuloksen saaminen ei ole yleensä hyvä merkki. Se on pikemminkin merkki siitä, että tehdyissä oletuksissa ja annetuissa alkuarvoissa on jotain pielessä.

Tehdäänkö jotain nyt vai vuonna 2050?

Skenaarion soveltumattomuus tämän päivän energiapoliittiseen keskusteluun selviää viimeistään siitä olettamuksesta, jonka mukaan järjestelmä rakennettaisiin kokonaisuudessaan vuoden 2050 hinnoilla. Se ei siis kerro nykypäivästä tai seuraavasta 30 vuodesta juuri mitään, vaan järjestelmästä, jonka voisimme rakentaa vuodesta 2050 alkaen .

Ilmastonmuutoksen kannalta tärkeämpää olisi, että järjestelmä olisi kutakuinkin valmis vuonna 2050 ja puhdistettu hiilidioksidipäästöistä. Tästä huolimatta NeoCarbon-raporttia käytetään ”todisteena” politiikkasuosituksille jo tänään.

Viitteet

[i] Child, M., Breyer, C., (2016), Vision and initial feasibility analysis of a recarbonised Finnish energy system for 2050, Renewable and Sustainable Energy Reviews. DOI: 10.1016/j.rser.2016.07.00

[ii] Kts. esim. Lovering, J., & co, (2016), Historical construction costs of global nuclear power reactors, Energy Policy. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2016.01.011